Есть ли спутник у сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики?
В центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра. Известная как Стрелец A* (Sagittarius A* или Sag A*), она имеет массу 4,2 миллиона Солнц и находится всего в 27 000 световых лет от Земли.
Sag A* — ближайшая сверхмассивная черная дыра и одна из двух, которые астрономы наблюдали напрямую. Она настолько близко, что мы даже можем видеть звезды, вращающиеся вокруг нее.
Некоторые из этих звезд ученые наблюдают уже более 20 лет, а это значит, что они очень хорошо знают их орбиты. Астрономы использовали эти орбиты для определения массы Sag A*, но новое исследование рассматривает другой вопрос: есть ли у главной черной дыры нашей галактики спутник?
Большинство галактик содержат сверхмассивную черную дыру, а некоторые галактики содержат две. Это вызвано галактическими слияниями, когда черная дыра одной галактики захватывается другой.
Из наблюдений ученые знают, что в нашей галактике нет двух сверхмассивных черных дыр. На орбите Sag A* могут быть черные дыры звездной массы, но текущие наблюдения не были достаточно чувствительными, чтобы обнаружить их. Другая возможность заключается в том, что существует промежуточная черная дыра, вращающаяся вокруг звезды Sag A*, которая находится в центре внимания новой работы.
Черная дыра промежуточной массы (IMBH) — это дыра с массой от сотен до тысяч Солнц. Такие дыры не образовались в результате коллапса массивной звезды и не являются гравитационными семенами галактик. Они были обнаружены только недавно благодаря гравитационным волнам от слияния черных дыр, поэтому они недостаточно изучены.
Ученые даже не знают, насколько они распространены. Но если IMBH вращается вокруг Sag A*, то ее гравитационное притяжение повлияет на орбиты ближайших звезд, которые также вращаются вокруг нашей сверхмассивной черной дыры.
В новом исследовании астрономы изучили орбиту звезды, известной как S0-2 или S2. У нее одна из ближайших к Sag A* орбит с периодом обращения всего 16 лет.
Звезда вращается вокруг черной дыры так близко, что при расчете ее орбиты необходимо учитывать общую теорию относительности, и у астрономов есть данные наблюдений за ней более чем за два десятилетия. Если поблизости есть IMBH, она должна повлиять на S0-2.
Ученые обнаружили, что в пределах наблюдения не было никаких свидетельств гравитационных возмущений на орбите S0-2. Это не означает, что в этом районе нет черной дыры промежуточной массы, но устанавливает некоторые верхние границы для массы, если она существует.
Основываясь на данных, если гипотетическая IMBH вращается за пределами орбиты S0-2, скажем, с радиусом орбиты от 1000 до 4000 а.е., то она может иметь массу не более 1000–10 000 Солнц. Если есть IMBH, вращающаяся вокруг Sag A* ближе, чем S0-2, то она может иметь массу не более 400 Солнц.
Это не жесткие ограничения, но они подтверждают, что возле Стрельца A* не существует большой промежуточной черной дыры. Если у нее есть компаньон IMBH меньшего размера, то в настоящее время мы пока не можем его обнаружить.